淺談橋梁的抗震設(shè)計(jì)與措施

楊曉黃

(貴州省黔東南州交通建設(shè)工程公司)

1 引 言

近年來(lái)，地震造成的損失越來(lái)越多，我國(guó)作為地震的多發(fā)地帶，更是如此。地震不僅造成了大量的人員傷亡，還導(dǎo)致了大量的建筑物及各種設(shè)施的破壞，嚴(yán)重阻礙了交通的正常通行。作為運(yùn)輸工程重要組成部分的橋梁損害更為嚴(yán)重，因此，必須采取有效的措施提高橋梁的抗震能力。下面將來(lái)談?wù)剺蛄嚎拐鹪O(shè)計(jì)的主要措施。

2 橋梁的震害及特征

2.1 支座震害

在地震力作用時(shí)，由于設(shè)計(jì)支座時(shí)沒(méi)有對(duì)抗震的要求進(jìn)行充分的考慮，支擋與連接等構(gòu)造措施不能滿足要求，或因?yàn)椴牧系娜毕莺椭ё褪竭x擇不當(dāng)?shù)?，使得支座產(chǎn)生較大的變形和位移，從而破壞了支座構(gòu)造，如支座錨固螺栓被剪斷、拔出等，并因此而改變了結(jié)構(gòu)的傳力形式，同時(shí)也影響了結(jié)構(gòu)的其他部位。

2.2 梁的震害

主梁墜落是橋梁震害中最為嚴(yán)重的現(xiàn)象。橋墩及橋臺(tái)的傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞，相鄰墩間產(chǎn)生較大位移等都是導(dǎo)致主梁墜落的原因。

2.3 地基與基礎(chǔ)震害

地基破壞包括地層水平斷裂、滑移以及下沉等，這些破壞主要都是由于砂土的不均勻沉降、液化以及穩(wěn)定性不足等引起的。地基的破壞與基礎(chǔ)的破壞有著密切的關(guān)系，一般情況下，地基發(fā)生破壞會(huì)引起基礎(chǔ)的破壞，主要表現(xiàn)為折斷、傾斜、移位、下沉以及屈曲失穩(wěn)等。

3 橋梁抗震設(shè)計(jì)原則

(1)分析研究的橋梁抗震性能，明確哪些結(jié)構(gòu)可以在震區(qū)內(nèi)修建。在對(duì)原有結(jié)構(gòu)抗震性能分析研究的基礎(chǔ)上，選擇能更好適應(yīng)地震作用的結(jié)構(gòu)形式。此外，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要從設(shè)計(jì)角度，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行為能力設(shè)計(jì)能力進(jìn)行考慮，而不是對(duì)地震作用時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及變位的驗(yàn)算。

(2)根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，對(duì)結(jié)構(gòu)控制的有效型式進(jìn)行研究，提高抗震能力。必通過(guò)以柔克剛的設(shè)想對(duì)地震區(qū)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防進(jìn)行考慮，改變以往的就觀念。同時(shí)，也應(yīng)加強(qiáng)研究橋梁結(jié)構(gòu)在地面鍺動(dòng)、地裂、沙土液化以及邊坡倒塌時(shí)的抗震設(shè)防。

4 橋梁抗震設(shè)計(jì)措施

4.1 總體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)橋位選擇。橋位選擇時(shí)，應(yīng)選擇土質(zhì)堅(jiān)硬的場(chǎng)地，避開(kāi)松軟場(chǎng)地，以防止地震時(shí)發(fā)生地基失效的現(xiàn)象。相對(duì)比較理想的橋位場(chǎng)地包括堅(jiān)實(shí)的碎石類地基、基巖以及硬粘土地基等;而人工填土、極軟的粘土地基、飽和松散粉細(xì)砂以及不穩(wěn)定的坡地都是比較危險(xiǎn)地區(qū)，不宜選作橋址。

(2)橋型選擇。選擇橋型時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件、地形、震害經(jīng)驗(yàn)以及工程規(guī)模進(jìn)行綜合考慮。盡量選擇便于修復(fù)加固而又經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。也可以采用類似于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)這種具有減震效果的新結(jié)構(gòu)。

4.2 橋梁抗震構(gòu)造措施

(1)基礎(chǔ)抗震措施。為了避免因地震而引起的不均勻變形，應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)的剛度和整體性進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)還應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p輕上部結(jié)構(gòu)的荷載。若橋梁建造在可能發(fā)生地震液化的地基上時(shí)，此時(shí)應(yīng)使用汾基礎(chǔ)，使樁透過(guò)有發(fā)生液化可能的土層，并將其埋人較穩(wěn)定密實(shí)的土層內(nèi)一定深度。同時(shí)加強(qiáng)樁的上部的鋼筋布設(shè)。

(2)橋臺(tái)抗震措施。應(yīng)對(duì)橋臺(tái)胸墻進(jìn)行加強(qiáng)鞏固，并適當(dāng)增加其配筋，設(shè)置彈性墊塊在橋臺(tái)胸墻與梁以及梁與梁之間，用來(lái)降低地震的沖擊力。對(duì)于使用淺基礎(chǔ)的小橋，應(yīng)做滿河床鋪砌或?qū)ο虏康闹瘟喊暹M(jìn)行加強(qiáng)，以防止地震時(shí)墩臺(tái)發(fā)生滑移。

(3)橋墩抗震措施。目前橋梁抗震設(shè)計(jì)中最常用的抗震方法是利用橋墩的延性減震，橋墩如圖1 所示。高墩最好使用空心截面的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。可將大樁、柱的直徑適當(dāng)?shù)募哟蠡蚴褂秒p排的排架樁墩或柱式墩以及設(shè)置橫系梁在樁、柱之間等，以提高其抗剪強(qiáng)度和抗彎延性。

(4)支撐連接構(gòu)件抗震措施

通過(guò)設(shè)置防止落梁在墩臺(tái)頂帽上的措施，加橫向及縱向擋塊以阻止支座發(fā)生滑動(dòng)和位移，如圖2 所示。應(yīng)安裝鉛芯橡膠支座、塑性鉸以及疊層橡膠支座等消能防震裝置在不利墩上。進(jìn)行伸縮縫選擇時(shí)，應(yīng)保證其變形能力能夠滿足地震時(shí)可能發(fā)生的位移，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置剪力鍵和限位器。

(5)上部結(jié)構(gòu)抗震措施

以往的經(jīng)驗(yàn)表明，提高橋梁上部結(jié)構(gòu)抗震能力最有效的措施是加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體性，限制其位移。主要措施有以下幾種:

①加焊鋼板在梁的底部，或通過(guò)橫向及縱向約束裝置的使用來(lái)限制梁的位移，如鋼筋混凝土擋塊、拉桿以及錨桿等，用錨栓將梁與墩帽進(jìn)行連接，T 梁在端橫隔板之間通過(guò)螺栓進(jìn)行連接。

②當(dāng)使用多跨簡(jiǎn)支梁時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)梁與梁之間的橫向與縱向聯(lián)系。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，地震對(duì)橋梁的影響巨大，加強(qiáng)橋梁抗震設(shè)計(jì)的措施多種多樣，在橋梁具體施工過(guò)程中，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，合理的綜合運(yùn)用多種措施，從加強(qiáng)橋梁自身的質(zhì)量著手，提高橋梁的抗震能力，保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩⒖煽浚瑢⒌卣饚?lái)的危害降至最低。

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